树叶几何学,怎样计算每片叶子面积的比例关系

时间:2023-11-17 08:29:03

【题目】在一棵高大的白杨树下面,一棵小白杨树依着大树的根生长。如果你能够摘下小树上的一片树叶,就会发现,这片树叶比那棵大树上的树叶大多了。而且,如果这棵小树一直在背阴的地方生长,这种差别就会更大。这是因为,如果小树在背阴处,它就不得不增大与阳光的接触面积,以弥补阳光稀少的不足。你可能会说,这些都是植物学家需要研究的问题。其实,在几何学中,我们可以通过计算得出,小树的树叶到底比大树的树叶大出多少。

要解答这个问题,该从何处下手呢?

【解答】我们知道,对于同一种类的树木,它们树叶的形状是基本相同的,有时候甚至几乎完全相同,所不同的只是大小而已。从几何学的角度来说,它们的轮廓是相似的。根据几何学的知识,我们知道,如果两个图形是相似的,那么它们的面积之比等于这两个图形的直线尺寸之比的平方。所以,只要我们测量出两片叶子的长度或宽度,就可以得到它们的比例关系,也就可以很容易地得到这两片叶子的面积关系。如果小树叶子的长度是15厘米,而大树叶子只有4厘米,那么两片叶子的面积之比就是(15÷4)2≈14。也就是说,小树叶子的面积大概是大树叶子的14倍。

其实,还有一个方法,也可以得到这两片叶子面积的比例关系。找一张透明的标有方格的纸,然后把纸压在树叶的上面,分别画出两片树叶的轮廓,根据画出来的树叶轮廓所包含的方格数量,就可以得到这两片树叶的面积关系。显然,与前面的方法相比,这个方法要精确得多,只不过烦琐一些。但是,如果两片叶子的形状差别比较大,前面的方法就不适用了,这个方法就显示出了它的优势。

【题目】一株蒲公英长在阴影中,它的叶子的长度是31厘米;另一株长在阳光下,它的叶子的长度是3.3厘米。这两株蒲公英的叶子的面积关系是怎样的呢?

【解答】根据前面的方法,我们可以得出,阴影中的蒲公英的叶子与阳光下的蒲公英的叶子的面积之比为:(31÷3.3)2≈90。也就是说,前者的面积大概是后者的90倍。

在树林中,我们经常会见到一些形状相似但大小不一的叶子,在我们用肉眼看来,它们的大小差别并不是很大,但是令人惊奇的是,如果从几何学的角度来看,它们的面积却有很大的差别。比如,有两片形状相似、大小却不相同的叶子,其中一片的长度比另一片大20%,那么它们的面积之比就是:(1.2÷1)2≈1.4,也就是说,两者在面积上的差别达到了40%。如果它们的长度差别再大一些,比如40%,那么两者的面积之比就是:(1.4÷1)2≈2,也就是说,两者的差别有2倍呢!

【题目】如图和图所示,你能把每片叶子面积的比例关系计算出来吗?

树叶几何学,怎样计算每片叶子面积的比例关系

图 计算这几片叶子的面积比例。

树叶几何学,怎样计算每片叶子面积的比例关系

图 计算这几片叶子的面积的比例。